Vilniaus 2-oji pagalbinė mokykla-internatas įsteigta Lietuvos TSR švietimo ministro 1957 m. gruodžio 6 d. įsakymu Nr. 1960. Mokyklos veiklos pradžia – 1958 m. birželio 1 d. Tuo metu mokykla buvo įkurta T. Kosciuškos g. 18, o 1981 m. perkelta į naujai pastatytą pastatą Viršuliškių g. 103.
Nuo 1992 rugpjūčio 5 d. Vilniaus 2-oji pagalbinė mokykla-internatas pervadinta į 2-ąją specialiąją internatinę mokyklą remiantis Lietuvos Respublikos kultūros ir švietimo ministro 1992 m. rugpjūčio 8 d. įsakymu Nr. 893 „Dėl pagalbinių mokyklų-internatų pavadinimo pakeitimo“.
Nuo 1993 liepos 7 d. Vilniaus 2-oji specialioji internatinė mokykla reorganizuota į 2-ąją specialiąją mokyklą remiantis Lietuvos Respublikos kultūros ir švietimo ministro 1992 m. spalio 21 d. įsakymu Nr. 1284 „Dėl specialiųjų internatinių mokyklų reorganizavimo“.
1998 m. mokyklos patalpos pradėtos pritaikyti vaikams su kompleksine negalia.
Vilniaus miesto savivaldybės tarybos sprendimu 2003 m. sausio 22 d. „Dėl pavadinimų suteikimo mokykloms ir darželiams“ Nr. 767, Vilniaus 2-oji specialioji mokykla pervadinta į Vilniaus „Atgajos“ specialiąją mokyklą.
Šiuo metu mokyklos patalpos yra visiškai pritaikytos mokiniams su kompleksine negalia, t. y. įrengti privažiavimai prie mokyklos – pandusai; mokyklos patalpose veikia trys keltuvai bei liftas; pritaikyti sanitariniai mazgai.
Mokykloje yra erdvi sporto, koreguojamosios kūno kultūros salės; kineziterapijos kabinetai; muzikos, informacinių technologijų, darbų, logopedų kabinetai, keramikos kabinetas, vidinis kiemelis su įrengta žaidimų aikštele, aktų salė.
Vilniaus „Atgajos“ specialiojoje mokykloje 2001 m. susibūrė etnografinis ansamblis „Atgaja“. Jame dalyvauja „Atgajos“ specialiosios mokyklos ugdytiniai ir kiti mokyklos bendruomenės nariai. Nors ansamblio kelias neilgas, tačiau jau koncertavo: Lietuvos Respublikos Seimo rūmuose, Lietuvos Respublikos Prezidentūroje bei kitose Lietuvos Respublikos įstaigose.